Graficación básica en R · Laboratorio de Sistemas Complejos Naturales

Sistema de graficación básico

Se encapsula en los siguientes paquetes:

graphics: plot, hist, boxplot, etc.
grDevices: X11, PDF, PostScript, PNG, etc.

Elementos para la elaboración de una gráfica.

Considere:

¿Donde se hará la gráfica?, ¿en la pantalla o en un archivo?
¿Cómo se usará la gráfica?
- ¿Es la gráfica temporal para mostrar en pantalla?
- ¿Será presentada en una página web?
- ¿Será una gráfica para una publicación? ¿Será impresa?
- ¿La usará en una presentación?
- ¿Son muchos los datos que se mostrarán en la gráfica? o ¿sólo unos pocos puntos?
- ¿Necesita que la gráfica cambie de tamaño dinámicamente?
- ¿Qué sistema de gráficas va a utilizar? básico, lattice o ggplot2. En general no se pueden mezclar estos sistemas.

Sistemas de graficación en R

El sistema básico construye la gráfica paso a paso, cada aspecto se contruye separademente.
El sistema lattice sólo usa una función donde se especifican todos los parámetros.
El sistema ggplot2 combina conceptos tanto del básico como del lattice.

Sistema básico

Es la forma más común.

Se reliza mediante dos fases:
- Se inicia una nueva gráfica.
- Se le adiciona las anotaciones a una gráfica existente.
Por ejemplo usando plot(x, y) o hist(x), simpre abre una nueva gráfica. Y funciones como lines(x, y) o points(x) se adicionan a una gráfica ya existente.
Si el plot(x,y) no es de una clase especial, se usa el plot por omisión.
Tiene muchos argumentos, como título, etiqueta del eje x, etiqueta del eje y. Véase ?par.

Ejemplos

require(datasets)

head(airquality)

hist(airquality$Ozone)

with(airquality, plot(Wind, Ozone))

airquality <- transform(airquality, Month2 = factor(Month))

boxplot(Ozone ~ Month2, airquality, xlab = "Mes", ylab = "Ozono (ppmm)")

Parámetros importantes

Algunos parámetros los comparten varias funciones:

pch: El símbolo de la gráfica (por omisión un círculo abierto).
lty: Tipo de línea (por omisión sólida, punteada, etc.).
lwd: Grosor de la línea. Como un entero.
col: Color. Puede ser con un número, una sarta, un código hexadesimal. La función colors() muestra los nombres de los colores.
xlab, ylab y main: Etiqueta x, y y título.

Tabla de colores

En la función par() se indican parámetros globales que afectan una sesión de R. Algunos comunes son:

las: La orientación de las etiquetas con respecto al eje de la gráfica.
bg: El color de fondo.
mar: Tamaño de la márgen.
oma: Tamaños de la márgen exterior.
mfrow mfcol: Número de gráfica por fila y columa.

Valores por omisión de algunos parámetros

par("lty")

par("col")

par("pch")

par("bg")

par("mar")

par("mfrow")

Algunas funciones de graficación básicas

plot: Diagrma de dispersión.
lines: Adiciona líneas. Conecta puntos.
points: Adiciona puntos.
text: Adiciona texto en coordenadas x, y.
title: Adiciona título, subtítulo, etiquetas.
mtext: Adiciona téxto a las márgenes (interiores y exteriores)
axis: Adciciona aspectos a los ejes.

Anotaciones

require(datasets)

#------------------------------------------------------------------------------#
with(airquality, plot(Wind, Ozone))
title(main = "Ozono y viento en la ciudad de Nueva York")

#------------------------------------------------------------------------------#
with(airquality, plot(Wind, Ozone,
                      main = "Ozono y viento en la ciudad de Nueva York"))
with(subset(airquality, Month == 5), points(Wind, Ozone, col = "blue"))

#------------------------------------------------------------------------------#
with(airquality, plot(Wind, Ozone,
                      main = "Ozono y viento en la ciudad de Nueva York",
                      xlab = "Velocidad del viento (Mph)",
                      ylab = "Ozono (ppmm)",
                      type = "n"))                      
with(subset(airquality, Month == 5),
     points(Wind, Ozone, col = "blue"))
with(subset(airquality, Month != 5),
     points(Wind, Ozone, col = "red"))
legend("topright", pch = 1, col = c("blue", "red"),
       legend = c("Mayo", "Demás meses"))
#------------------------------------------------------------------------------#       
# Con una recta de regresión
with(airquality, plot(Wind, Ozone,
                      main = "Ozono y viento en la ciudad de Nueva York",
                      pch = 20))
modelo <- lm(Ozone ~ Wind, airquality)
abline(modelo, lwd = 2)

Múltiples gráficas

op <- par(no.readonly = TRUE)
par(mfrow = c(1, 2))
with(airquality, {
     plot(Wind, Ozone, main = "Ozone y viento")
     plot(Solar.R, Ozone, main = "Ozone y radiación solar")
     })
par(op)

#------------------------------------------------------------------------------#
op <- par(no.readonly = TRUE)
par(mfrow = c(1, 3), mar = c(4, 4, 2, 1), oma = c(0, 0, 2, 0))
with(airquality, {
  plot(Wind, Ozone, main = "Ozone y viento")
  plot(Solar.R, Ozone, main = "Ozone y radiación solar")
  plot(Temp, Ozone, main = "Ozone y temperatura")
  mtext("Ozono y clima en la ciudad de Nueva York", outer = TRUE)
})
par(op)

Sistema de graficación “lattice”.

Se utilizan los siguientes paquetes:

lattice: Produce gráficas tipo Trellis, que son independientes del modo básico. Ejemplo xyplot, bwplot, levelplot.
grid: Es el sistema sobre el cual el lattice se construye. Ráramente se utilizan sus funciones.
No tiene la forma de “dos fases”.
Las anotaciones se hacen al mismo tiempo al llamar la gráfica.

Algunas funciones son:

xyplot: Esta es la función principal.
bwplot: Caja y bigotes.
histogram:
stripplot: Como uno de caja y bigotes pero con puntos.
dotplot: Diagrama de puntos.
splom: Una matriz de gráficas.
levelplot, countourplot: Para datos de imágenes.

xyplot(y ~ x | f * g, data)

Se usa la notación de fórmula, por eso la ~.
En el lado izquierdo el eje y y en el lado derecho el eje x.
f y g son variables condicionales (generalmente factores).
data Es la base de datos en donde están las variables.

Ejemplo con “lattice”.

require(lattice)
require(datasets)
#------------------------------------------------------------------------------#
xyplot(Ozone ~ Wind, data = airquality)

#------------------------------------------------------------------------------#
airquality <- transform(airquality, Month2 = factor(Month))
xyplot(Ozone ~ Wind | Month2, data = airquality, layout = c(5, 1))

Comportamiento de “lattice”.

La gráficas básicas se depliegan directamente al dispositivo (device) ya sea la pantalla, un archivo PDF, etc.
Las funciones lattice devuelven un objeto tipo trellis.
Estos objetos se pueden guardar y luego imprimir.
Cuando se utilizan los comando lattice en la consola los resultados se “autoimprimen”.

p <- xyplot(Ozone ~ Wind, data = airquality)
 ## No muestra nada.
print(p) ## Se muestra la gráfica.

#------------------------------------------------------------------------------#
xyplot(Ozone ~ Wind, data = airquality) ## Se autoimprime

Funciones de panel de “lattice”.

La función panel controla lo que pasa en cada uno de los páneles de la gráfica.
El paquete lattice viene con funciones de panel por omisión, pero uno puede construir funciones propias.
Las funciones panel reciben las coordenadas x y y junto con otros parámetros.

set.seed(10)
x <- rnorm(100)
f <- rep(0:1, each = 50)
y <- x + f - f * x + rnorm(100, sd = 0.5)
f <- factor(f, labels = c("Groupo 1", "Groupo 2"))
xyplot(y ~ x | f, layout = c(2, 1)) ## Gráfica con dos páneles

#------------------------------------------------------------------------------#
xyplot(y ~ x | f, panel = function(x, y, ...) {
       panel.xyplot(x, y, ...) ## Llamado a la función xyplot
       panel.abline(h = median(y), lty = 2) ## Adcionar una línea horizontal para la mediana
})

#------------------------------------------------------------------------------#
xyplot(y ~ x | f, panel = function(x, y, ...) {
       panel.xyplot(x, y, ...) ## Llamado a la función xyplot
       panel.lmline(x, y, col = 2) ## Una línea de regresión
})